Happo- ja emäsindikaattoreita käytetään kemiassa aineen pH: n määrittämiseen. Ne muuttuvat eri väreiksi riippuen siitä, lisätäänkö ne happoon, emäkseen vai neutraaliin aineeseen. Useimmat indikaattorit ovat itseään heikot hapot ja reagoi vetyionipitoisuuden muutoksiin.
pH-asteikko sekä happo- ja emäsindikaattorit
PH-alue toimii välillä 0 - 14, kun 7 on neutraali. PH yli 7 osoittaa emästä ja alle 7 osoittavat happoa. PH-asteikko on logaritminen, ja jokaisen asteikon yksittäisen numeromuutoksen myötä emäksisyyden (emäksisyys) happamuus muuttuu kymmenen kertaa.
Happo- ja emäsindikaattorit ovat herkkiä pH: n muutokselle tai tarkemmin sanoen pH: n pitoisuuden muutokselle vetyionit, H+, ratkaisussa.
Useimmat happo- ja emäsindikaattorit ovat suuria orgaanisia molekyylejä, jotka sisältävät vuorotellen kaksois- ja yksittäisiä hiili-hiilisidoksia. Emäksisissä liuoksissa happo- ja emäsindikaattoreista tulee ioneja menettämällä vetyioneja kemiallisesta koostumuksestaan, yleensä OH-ryhmästä. Tämä muuttaa molekyylin rakennetta, jolloin indikaattorit absorboivat valoa eri aallonpituuksilla ja muuttavat värejä.
Indikaattorityypit
Monenlaiset indikaattorit toimivat koko pH-asteikolla. On tärkeää valita sellainen, joka kuuluu tarkasteltavaan pH-alueeseen. Alla on useita yleisiä indikaattoreita.
Lakmus-paperi
Yksi tavallinen happo- ja emäsindikaattori on lakmuspaperi, joka on valmistettu käsittelemällä suodatinpaperi jäkälistä saadulla väriaineella. Lakmuspaperille levitetty ratkaisu joko pitää lakmussa saman värisenä tai muuttaa sitä.
Punainen lakmus on heikko diproottinen happo; se voi lahjoittaa kaksi vetyatomia. PH-arvon 4,5 alapuolella punainen lakmuspaperi pysyy punaisena, mutta pohjassa muuttuu siniseksi. PH-arvon 8,3 yläpuolella sininen lakmuspaperi pysyy sinisenä, mutta muuttuu punaiseksi hapossa.
Lakmusindikaattori ei pysty määrittämään pH-arvoa, vain tehdä ero happojen ja emästen välillä. Neutraali lakmuspaperi on purppuraa.
Fenolftaleiinin indikaattori
Fenolftaleiini-indikaattori on heikko happo, jolla on kaksi erilaista rakennetta sen perusteella, onko se alkali- (vaaleanpunainen) vai hapan (väritön) liuos. Alkaliliuos absorboi valoa näkyvän valon spektrissä, ja ihmissilmä havaitsee värinmuutoksen vaaleanpunaiseksi pH-arvolla 8,2 ja kirkkaan purppuran värin jatkuessa pH-arvossa 10 tai sitä korkeammalla.
Fenolftaleiinia käytetään yleisesti indikaattorina happo-emäs-titrauskokeissa kemiallisessa laboratoriossa. Liuos, jonka konsentraatio on tunnettu, lisätään varovasti yhteen, jonka konsentraatio on tuntematon ja fenolftaleiini-indikaattori. Kun liuos muuttuu värittömästä vaaleanpunaiseksi (tai päinvastoin), titraus tai neutralointipiste on saavutettu, ja tuntematon pitoisuus voidaan laskea.
Bromitymolisininen indikaattori
Bromitymolisinistä, heikkoa happoa, käytetään yleisimmin indikaattorina liuoksille, jotka ovat suhteellisen neutraaleja - heikkoja happoja ja emäksiä. Sen pH-alue on välillä 6 ja 7,6. Liuos näyttää keltaiselta pH-arvoon 6 saakka, neutraalissa liuoksessa se on vihreää ja se muuttuu siniseksi emäksisissä liuoksissa, joiden pH on yli 7,6.
Laboratoriossa bromotymolisinistä käytetään usein a biologinen dian tahra, fotosynteesin testaamiseen ja sitä voidaan käyttää uima-altaiden pH: n testaamiseen.
Metyylipunainen indikaattori
Happo- ja emäsindikaattorina metyylipunainen muuttuu punaiseksi happamissa liuoksissa pH-arvossa 4,4 ja alle ja muuttuu keltaiseksi, kun pH-arvo on 6,2. Näiden väripisteiden välillä, pH-alueella 4,4 - 6,2, väri on oranssi.
Metyylipunaista voidaan käyttää happo- ja emäsindikaattorina laboratoriossa ja atsovärinä, joka on suurin synteettinen ryhmä väriaineet, käytetään yleensä tekstiilien käsittelyyn.
Yleisindikaattori
Yleisindikaattori on ratkaisu, joka sisältää indikaattoreiden seosta, usein fenolftaleiinia, metyylipunaista ja bromitymolisinistä. Likimääräisen pH: n tunnistaminen saadaan lisäämällä liuokseen useita tippoja universaalia indikaattoria.
Punainen tarkoittaa vahvaa happoa, jonka pH on 1 - 4, kun taas heikossa hapossa on oranssinvärinen sävy. Neutraalissa liuoksessa väri muuttuu kelta-vihreäksi. Violetti osoittaa vahvaa emästä, jonka pH on yli 11, kun taas heikoilla emäksillä on sinertävä sävy.